本发明专利技术的各实施例提供了一种用于放射疗法治疗规划的集成解决方案，其使得能够准确记录并累积物理参数作为输入(例如，剂量、剂量率、每个体素的照射时间等)。评估用户定义的函数以使输入参数与4D生物转归相关。所得生物参数可以可视化为生物转归图，以评估决策，支持决策，并且优化关于放射疗法治疗计划的参数的决策，例如，用于支持临床试验和相关临床研究。用于支持临床试验和相关临床研究。用于支持临床试验和相关临床研究。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生物治疗规划和决策支持的系统和方法
[0001]本专利技术的各实施例一般涉及放射疗法治疗领域。更具体地，本专利技术的各实施例涉及用于放射疗法治疗的计算机实现治疗规划方法和系统。
技术介绍
[0002]基于生物参数的放射疗法治疗规划在本领域中被称为生物规划。放射疗法治疗和生物规划的一个目标是使供应给目标肿瘤的剂量最大，同时使周围(正常)组织所吸收的剂量最小。关于肿瘤控制和正常组织毒性的治疗转归不仅取决于诸如剂量之类的物理参数，而且还取决于在治疗时可能已知或未知的多种生物参数。
[0003]放射疗法治疗规划通常涉及从体外实验中提取数据，其中细胞系被照射，并且细胞存活曲线用于定义不同细胞类型的α
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β比例。肿瘤控制概率(TCP)和正常组织并发症概率(NTCP)的概率模型得以创建，并且用于临床决策。然而，TCP/NTCP模型的临床相关性尚不确定，社区对模型的准确性及其预测值的信心水平较低。而且，尚不清楚可能需要哪些生物学输入才能实现有效的生物规划并支持以特定方式治疗特定患者的决策。
[0004]目前，在治疗规划和决策制定中涵盖生物参数尚未被集成到治疗规划系统中。治疗计划通常仅基于物理剂量并且以3D显示。将治疗计划与转归相关联的任何相关生物学知识都不会被评估或会与计划质量剂量度量指标分开实现。例如，大多数诊所仅使用剂量测定的终点目标作为生物学影响的代理，诸如“不超过x的最大脊髓剂量”。
[0005]为了使用生物信息来指导使用当前技术的治疗决策，必须从治疗规划系统中提取物理记录参数，诸如剂量，并且必须为处于评估中的每个研究参数在内部单独地构建转归建模。这导致针对研究开发了几种辐射疗法的生物模型，但没有一个在临床上被接受用于实际治疗规划。而且，剂量通常使用彩色洗涤图进行可视化；然而，目前没有内置显示方法以类似方式可视化用户定义的生物学输入功能。
[0006]对于临床研究和临床试验，很少有工具可以允许研究人员测试将输入(4D物理测量的数量/“已知”的数量)与输出(例如，生物学可观察量，诸如毒性、在3D计算机断层扫描(CT)上观察的细胞损伤、甚至患者报告的转归)相关的生物模型。附加地，很少有工具允许用户以合理方式针对放射疗法对输入进行编译。一个常见问题是用户不知道将哪个治疗计划应用于注册(registry)，因为随着时间的推移可能会调整并修改不同版本的治疗计划。例如，一个治疗计划(包括3D剂量分布)可以表示在给定患者解剖结构上的特定射束布置和/或射束参数的情况下，在获取模拟CT时的剂量如何沉积的快照。因此，治疗计划和剂量测定终点通常作为输入而为注册服务，但这种输入带来了很大程度的不确定性。
[0007]在许多情况下，辐射可以以亚毫米精度被递送到肿瘤，同时大部分保留正常组织，最终导致杀死肿瘤细胞。然而，肿瘤细胞的避开辐射的细胞杀死效应和/或产生耐受机制的能力可以抵消放射疗法的肿瘤细胞杀死作用，这可能限制放射疗法治疗癌症的疗法效果。更进一步地，正常组织毒性的潜在性可能会影响辐射疗法作为治疗范例的疗法窗口。递送超高剂量辐射被认为使正常组织免受辐射引起的毒性的影响，从而增大疗法窗口。然而，通
过将超高剂量辐射与靶向药物组合或使用生物标志物进行患者分层，可以进一步扩大疗法窗口。
技术实现思路
[0008]本专利技术的各实施例提供用于放射疗法治疗规划的集成解决方案，其使得能够准确记录并累积物理参数作为输入(例如，剂量、剂量率、每体素的照射时间等)。评估用户定义的函数以使输入参数与4D生物转归相关。所得生物参数可以在计算机显示器上可视化为生物转归图，以评估决策，支持决策，并且优化关于放射疗法治疗计划参数的决策，例如，用于支持临床试验和相关临床研究。将生物信息纳入治疗规划系统实现了能够使用超高剂量辐射的生物优化治疗。生物参数可以逐个体素地包含在治疗规划中，并且结果可以显示为生物图。
[0009]根据一个实施例，公开了一种用于放射疗法治疗规划的计算机实现方法。该方法包括：接收物理输入参数；评估治疗假设以确定物理输入参数与生物转归之间的关系；使用基于该关系的输入函数来生成生物转归图；在显示设备上显示生物转归图以可视化关系；以及基于生物转归图中所描绘的关系来优化放射疗法治疗计划。
[0010]根据一些实施例，输入函数表示生物模型。
[0011]根据一些实施例，优化放射疗法治疗计划包括：使递送到正常组织的剂量最小。
[0012]根据一些实施例，计算机实现方法包括：通过分析治疗后图像来确定生物转归。
[0013]根据一些实施例，优化放射治疗计划包括：优化放射疗法治疗计划的物理剂量和生物剂量；并且该方法还包括：向物理剂量和生物剂量指派优先级水平。
[0014]根据一些实施例，显示生物转归图包括：将生物转归图叠加在3D剂量图之上。
[0015]根据一些实施例，生物转归图包括3D图像。
[0016]根据一些实施例，生物转归图包括随时间而发生变化的4D图像。
[0017]根据一些实施例，接收物理输入参数包括：将物理输入参数累积为4D物理测量。
[0018]根据一些实施例，物理输入参数与体素相关联。
[0019]根据一些实施例，物理输入参数包括剂量和剂量率中的至少一者。
[0020]根据一些实施例，物理输入参数包括辐照时间和射束重叠中的至少一者。
[0021]根据一些实施例，生物转归包括毒性水平。
[0022]根据一些实施方案，生物转归包括全身生物标志物和遗传生物标志物中的至少一者。
[0023]根据另一实施例，公开了一种用于放射疗法治疗规划的系统。该系统包括显示器、存储器、以及与存储器通信的处理器，该处理器执行用于执行放射疗法治疗规划方法的指令。该方法包括：接收物理输入参数；评估治疗假设以确定物理输入参数与生物转归之间的关系；使用基于该关系的输入函数来生成生物转归图；在计算机控制的显示设备上显示生物转归图以可视化关系；以及基于生物转归图中所描绘的关系来优化放射疗法治疗计划。
[0024]根据另一实施例，公开了一种非暂态计算机可读存储介质，包含指令，这些指令由处理器执行以使得处理器执行放射疗法治疗规划方法。该方法包括：接收物理输入参数；评估治疗假设以确定物理输入参数与生物转归之间的关系；使用基于该关系的输入函数生成生物转归图；在计算机控制的显示设备上显示生物转归图以可视化关系；以及基于生物转
归图中所描绘的关系来优化放射疗法治疗计划。
附图说明
[0025]并入本说明书中并且形成其一部分的附图图示了本公开的实施例并且与描述一起用于解释本公开的原理，其中相同数字描绘相同元件。
[0026]图1是示例性物理参数输入图以及依据根据本专利技术的实施例所描绘的用户定义的函数或模型生成的所得生物转归图的图。
[0027]图2是描绘了根据本专利技术的实施例的用于基于物理输入参数和生物模型来执行生物规划的计算机实现步骤的示例性序列的流程图。
[0028]图3是描绘了可以在其上实现本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于放射治疗计划的计算机实现的方法，所述方法包括：接收物理输入参数；评估治疗假设以确定所述物理输入参数与生物转归之间的关系；使用基于所述关系的输入函数来生成生物转归图；在计算机控制的显示设备上显示所述生物转归图，以可视化所述关系；以及基于所述生物转归图中所描绘的所述关系来优化放射治疗计划。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述输入函数表示驻留于计算机存储器的生物模型。3.根据权利要求1所述的方法，其中优化所述放射治疗计划包括：减少被递送到正常组织的剂量。4.根据权利要求1所述的方法，还包括：通过分析治疗后图像来确定所述生物转归。5.根据权利要求1所述的方法，其中优化所述放射疗法治疗计划包括：优化所述放射疗法治疗计划的物理剂量和生物剂量，并且还包括：向所述物理剂量和所述生物剂量指派优先级水平。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述显示所述生物转归图包括：在渲染所述显示设备时，将所述生物转归图叠加在3D剂量图之上。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述生物转归图包括3D图像。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述生物转归图包括随时间而发生变化的4D图像。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述接收物理输入参数包括：将所述物理输入参数累积为4D物理测量。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述物理输入参数与体素相关联。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述物理输入参数包括剂量和剂量率中的至少一者。12.根据权利要求1所述的方法，其中所述物理输入参数包括照射时间和射束重叠中的至少一者。13.根据权利要求1所述的方法，其中所述生物转归包括毒性水平。14.根据权利要求1所述的方法，其中所述生物转归包括全身生物标志物和遗传生物标志物中的至少一者。15.一种用于放射疗法治疗规划的电子系统，所述系统包括：显示设备；存储器；以及处理器，与所述存储器通信，其中所述处理器能够操作以执行用于执行放射疗法治疗规划的方法的指令，所述方法包括：接收物理输入参数；评估治疗假设以确定所述物理输入参数与生物转归之间的关系；使用基于所述关系的输入函数来在所述存储器中生成生物转归图；在所述显示设备上显示所述生物转归图以可视化所述关...
【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：瓦里安医疗系统粒子治疗有限公司瓦里安医疗系统国际股份公司，
类型：发明
国别省市：
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